Tiêu chuẩn Kép Số IPC-2551 đã được Phát hành

Vào ngày 8 tháng 2 năm 2021, IPC đã chính thức phát hành IPC-2551: Tiêu chuẩn Quốc tế về Bản Sao Số. Tiêu chuẩn trao đổi dữ liệu và tương thích này đã được phát triển từ năm ngoái trước khi được chính thức phát hành trong tuần này. IPC-2551 là tiêu chuẩn quốc tế đầu tiên về bản sao số và nhắm đến việc tạo ra chuỗi giá trị thông minh với các định dạng dữ liệu chuẩn hóa.

Mặc dù tiêu chuẩn IPC-2551 được công bố bởi một tổ chức tiêu chuẩn điện tử, đừng ngạc nhiên khi một số chủ đề và ý tưởng trung tâm của nó xuất hiện trong các tiêu chuẩn bản sao số khác. Ý tưởng về bản sao số có từ năm 2002, nhưng mãi đến khi sự phát triển mạnh mẽ của sức mạnh tính toán ngày nay mới có thể áp dụng thực tiễn cho khái niệm số hóa này.

Theo chuyên gia công nghệ hàng đầu của IPC, Matt Kelly, mục tiêu của tiêu chuẩn IPC-2551 là giảm bớt (hoặc có thể loại bỏ) việc tạo mẫu vật lý: “[Các] lợi ích của việc thiết lập một khung bản sao số và các công cụ hoạt động trong khung đó sẽ đảm bảo rằng các kỳ vọng vật lý sẽ được đáp ứng mà không cần đến mẫu vật lý...IPC-2551 sẽ giúp tối ưu hóa quy trình giảm thiểu tổn thất liên quan đến sản xuất và logistics, tăng năng suất, hiệu quả và hiệu suất chi phí.”

Bản Sao Số là gì?

Trước khi đi sâu vào nội dung chính của tiêu chuẩn mới IPC-2551, việc hiểu được, digital twin là gì sẽ rất hữu ích. Nói một cách ngắn gọn, digital twin là một biểu diễn số hóa của một đối tượng hoặc hệ thống vật lý được thể hiện xuyên suốt vòng đời của nó. Digital twin không chỉ đơn thuần là một tệp CAD hoặc mô hình 3D của thiết kế của bạn, mà là một mô phỏng của một đối tượng thực tế bao gồm dữ liệu thu thập từ đối tượng vật lý thực tế theo thời gian thực. Mô phỏng digital twin của một đối tượng vật lý như vậy có thể được sử dụng để đại diện cho một sản phẩm mới khi nó đang được thiết kế, sản xuất và trong quá trình hoạt động.

Nếu điều này nghe có vẻ huyền bí, hãy nghĩ về digital twin như một đối tượng ảo tồn tại cùng với một đối tượng thực và hoạt động trong một môi trường ảo. Càng nhiều dữ liệu thiết kế có sẵn để tạo ra một digital twin, thì digital twin đó càng chính xác. Trao đổi dữ liệu giữa sản phẩm và twin cũng diễn ra theo hướng ngược lại, cho phép sử dụng digital twins trong sản xuất để hoàn thiện một thiết kế, hoặc cho phép mô phỏng sản xuất trước khi sản xuất.

Sản phẩm, Sản xuất và Vòng đời trong Digital Twins IPC-2551

Digital twins IPC-2551 được định nghĩa ở ba cấp độ khác nhau:

• Định nghĩa sản phẩm: Bản sao số đại diện cho một phiên bản thiết kế sản phẩm đơn lẻ hoặc một loạt các biến thể sản phẩm có liên quan chặt chẽ, bao gồm các thành phần, lịch sử ECO, dữ liệu môi trường, dữ liệu điện và nhiều hơn nữa.
• Thông tin sản xuất: Các quy trình và dữ liệu cần thiết để sản xuất thiết kế với quy mô lớn được mã hóa trong bản sao số, bao gồm mọi thứ từ tài liệu fab/lắp ráp tiêu chuẩn đến các bước xử lý cụ thể.
• Thông tin vòng đời: Vòng đời của sản phẩm từ sản xuất đến tái chế có thể được mã hóa trong bản sao số, bao gồm các chi tiết như đóng gói, vận chuyển và ứng dụng cuối cùng.

Đối với các nhà thiết kế PCB, điều này có nghĩa là sẽ có những cách mới để truyền đạt ý định thiết kế, yêu cầu sản xuất và các dữ liệu chuỗi cung ứng khác cho nhà sản xuất, nhưng với lợi ích bổ sung do tiêu chuẩn hóa hàng loạt mang lại. Hai trường hợp sử dụng điển hình cho bản sao số điện tử trong lĩnh vực điện tử bao gồm:

• Khám phá thiết kế, bao gồm điện, cơ khí và bất kỳ hành vi nào khác
• Mô phỏng quá trình xử lý và hiệu suất sử dụng bản sao số của tài sản và quy trình sản xuất của nhà sản xuất

Những trường hợp sử dụng rộng lớn này cho các nhà thiết kế PCB dựa trên các tiêu chuẩn trao đổi dữ liệu phổ quát khác từ IPC.

Một phần của Hệ sinh thái Tiêu chuẩn Lớn hơn

Có người có thể nói rằng IPC đang bước ra khỏi lĩnh vực cốt lõi lịch sử của mình là đảm bảo chất lượng nhà sản xuất và độ tin cậy thiết kế, nhưng tiêu chuẩn IPC-2551 mới vẫn phù hợp với xu hướng tích hợp giữa các bộ phận khác nhau của chuỗi giá trị điện tử. Điều này đã xảy ra bên ngoài ngành công nghiệp điện tử. Nó cũng nhìn về phía trước khi liên quan đến trao đổi dữ liệu giữa các bên khác nhau trong ngành. Cuối cùng, nó xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn gần đây về trao đổi dữ liệu, mỗi tiêu chuẩn ảnh hưởng đến một phân khúc khác nhau của ngành công nghiệp điện tử.

Ba tiêu chuẩn IPC khác liên quan mà tạo nên cơ sở cho tiêu chuẩn IPC-2551 mới được hiển thị trong bảng dưới đây. Nếu chúng ta bắt đầu đọc qua các tiêu chuẩn này cùng nhau, chúng ta có thể bắt đầu thấy một cơ hội cho sự tích hợp giữa các khung trao đổi dữ liệu này.

Cuối cùng, IPC-2551 mới định nghĩa một khung làm việc tương thích, trong đó hàng ngàn ứng dụng từ nhiều nguồn có thể làm việc cùng nhau, tạo cơ hội cho các công cụ CAD và nhà sản xuất triển khai mô hình ảo, ngay cả trên sàn nhà máy. Nó dựa vào các tiêu chuẩn được liệt kê ở trên để ghi lại dữ liệu thiết kế quan trọng, dữ liệu sản xuất và dữ liệu chuỗi cung ứng nhằm tạo ra các bản sao số của một sản phẩm.

Những nhà cung cấp phần mềm EDA sáng tạo như Altium sẽ ở đây để giúp tạo ra hệ sinh thái xung quanh các bản sao số bằng cách cung cấp công cụ thiết kế, kiến trúc và hỗ trợ sản xuất cho các nhà thiết kế điện tử. Khi có thêm sự rõ ràng xung quanh tiêu chuẩn IPC-2551 và chúng ta bắt đầu thấy các giải pháp thương mại hóa, hãy mong đợi thấy chúng được triển khai trong Altium Designer® và nền tảng Altium 365®.